水素は、オンロードおよびオフロードのヘビーデューティー、発電、船舶などの多くの分野における内燃機関 (ICE) 用途における有望な脱炭素燃料として認識されています。水素 ICE は、高い出力密度と非常に低いテールパイプを達成できます。排出量。ただし、課題もあります。従来の製品とは異なる、独自の混合、燃焼速度、燃焼制御ニーズを備えたガス燃料用のシステムを設計します。水素 ICE で懸念される主な汚染物質は NOx であり、非常にリーンな当量比でエンジンを運転し、排気ガス再循環 (EGR) を使用することで対処できます。計算流体力学 (CFD) は、SAE-2023-01-0197 に示されているように、さまざまな条件下での燃焼特性をモデル化するための貴重なツールであり、熱負荷の予測にも使用できます。パワーシリンダーコンポーネントの熱分布と温度を測定できることは、ICE プログラムの設計と開発にとって常に重要です。これは、クリーンシート水素 ICE の設計と燃料転換の実装の両方の代替燃料として水素を検討する際の重要な要件です。近年、燃焼および熱予測のための CFD 解析ツールの速度と精度が大幅に改善されましたが、依然としてリードタイムが長く、初期のコンセプト作業やパラメトリック研究での使用が妨げられる可能性があります。 SAE-2022-01-0597 は、物理モデルと半経験的相関関係を使用して熱境界条件を計算する、3D CFD を補完する新しい FE ベースの解析ツールを提示しました。このペーパーでは、水素を含む代替燃料をサポートするためのこのツールの拡張について説明し、直接噴射を使用して水素ガスで動作するように変換された Euro VI HD ディーゼル エンジンでの検証を行います。構造温度に対するさまざまな当量比の影響を調査するために、ラムダスイングを含む全負荷および部分負荷条件での結果と測定が示されています。

SAE 2023-01-1675
2023年11月7日～9日に開催されるSAE Energy & Propulsion Conference & Exhibitionで発表予定